殷宝龙  戴宪涛  陈建巧  张金波

（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司炼铁厂）

摘  要  莱芜分公司炼铁厂6号1000m3高炉通过采取增设防雨棚及保温设施、加强原燃料管理、调整操作制度和优化炉前出铁组织等措施，在炉况稳定顺行的基础上，提高生矿配加比例到20%以上，有效降低了原料成本，且主要经济技术指标良好，取得了显著的经济效益。

关键词  高炉  冶金性能  送风制度  生矿比

1  概述

降低炼铁成本，是目前钢铁生产企业降低生产成本的主要方向。生矿属于天然生矿，冶金性能明显不如球团矿，但在价格上有明显优势，按照莱钢采购价格计算，每吨相差100元左右。因此，在炉况顺行基础上，适当提高生矿比例，是降低炼铁成本的一个重要途径。莱钢6号1000m3高炉（以下简称6号高炉）炉料结构为65-70%烧结矿、20-15%球团矿和15%生矿。其中烧结矿是本厂生产，球团和生矿外购，但因烧结产能与炼铁产能不匹配，外购球团矿性价比偏低，提高生矿配加比例，既能满足炉料结构的需要，又能有效降低生铁成本。2017年之前，6号高炉多次实施提高生矿比例攻关，但生矿比例使用仍限制在15%以内（见表1）。2017年2-3月公司进行区域产线诊断，将1000m3高炉提高生矿比例纳入重点技术攻关课题，通过持续技术攻关，6号高炉生矿配加比例最高达到了20%以上，取得较好效果。

2  生矿性能的研究

2.1  生矿对高炉冶炼的不利影响

生矿具有热爆性，容易引起料柱块状带透气性下降，软化温度偏低，容易造成软熔带上移，改变软熔带的形状，影响煤气流的分布，容易诱发炉况失常，增加高炉的操作难度[1]。露天存放的生矿，受天气影响比较大，湿粘的粉末影响备料和筛分。在冬季容易产生冻块出现卡料，影响上料系统的正常运行。生矿属于天然富矿，有害杂质含量高，尤其是碱金属含量高的生矿，如果大量使用，极易导致高炉炉墙结厚，影响炉况顺行。

2.2  莱钢使用各种生矿的冶金性能分析

在攻关活动进行前，首先对生矿的冶金性能进行分析。莱钢常用的主流生矿主要是迈克、PB块及型钢炼铁使用的一种澳块，非主流生矿主要是伊朗、南非块，主要成分见表2。

通过试验可以得到如下结论：

几种生矿对比分析可知：抗变形能力由好到差有如下顺序：迈克>Pb >型钢用澳块>南非>伊朗矿；最大压阻由低至高有如下顺序：迈克<Pb<型钢用澳块<南非<伊朗。几种生矿lnS，即整体压力积分值亦可以看出：伊朗（13.6538）、南非（13.7315）冶金性能逊于PB、迈克及型钢用澳块（lnS分别为12.4869、12.5967、12.9278）[2]。因此，6号高炉选用以PB为主的生矿进行配加比例提升攻关。

3  提高生矿配比采取的措施

3.1  增设防雨棚及保温设施

生矿入厂后处于露天存放状态，因本身含粉率高、水分较大特点，同时又受季节因素影响，即夏季遭受雨水浇淋后变成湿粘矿，冬季气温骤降出现冻结成块，这些情形无疑严重影响高炉生矿的配加。为有效消除季节不利因素，在长期存放生矿场地架设防雨棚，防雨棚周边设置排水设施，杜绝雨淋生矿；对高炉存放生矿的大仓外壁铺设蒸汽保温管网，避免冬季生矿冻结成块。

3.2  加强原燃料管理，改善料柱透气性

为有效改善生矿比例提升对料柱透气性的影响，强化原燃料综合管理，实行工长和上料工联合督查原料制度，保证入炉原料满足高炉冶炼要求。上料皮带和关键振筛增加监控视频，如焦炭筛网，及时了解各原料质量和粒度状况。每班工长看料4次，及时了解原料信息，以便准确作出炉内调剂。原料异常变化情况下，反馈相关部门的同时，进行应急预案响应。

结合各种矿料的配加比例和粒级，优化振筛在筛分过程中的设备参数，保证合格料全部入炉，粉末全部筛除。振幅：根据矿料特性，调整振幅，降低过度弹跳和夹棒情况，致使合格料流失，烧结矿筛3.5-4.0，球团矿筛3.5，生矿筛3.8-4.2；给料料流：烧结矿筛加插棍和受料面增加挡料器，生矿和球团筛增加挡板，实现矿料筛面均匀薄层平铺；筛分时间：在保证上料能力前提下，优化筛网间距、振幅和给料料流三个控制参数，控制合理筛分时间，烧结矿2-3t/min，球团矿筛3t/min，生矿筛2t/min。

3.3  对操作制度进行调整优化

随着生矿配加比例的提高，高炉块状带和软熔带将会发生变化，严重影响煤气流的二次分布和三次分布，需要通过上下部调剂对气流进行纠正，以达到煤气流合理分布的目的。

3.3.1  调整上部装料制度

提高生矿比例后，高炉透气性变差，容易造成炉况波动。在布料制度调整上，采取适当抑制边缘，疏通中心的措施。在生矿比例提升以前，使用的布料矩阵是矿：37/35/32.5/30(2、3、3、2)，焦：37/35/32.5/30/26(2、2、2、2、3)，在生矿比例提高以后，布料矩阵逐步调整为矿：37.5/35.5/33/30.5(2、3、3、2)，焦：38/35.5/33/30.5/27/24(2、2、2、2、2、2)，焦矩阵采用中心双档焦，强化中心气流疏导。同时在装料顺序上也做出调整，三车矿上料中，生矿装在第二车的中部，布料时主要布在炉喉中间的环带上，有利于两股煤气流的合理分布。

3.3.2  调整下部送风制度

高炉煤气流的分布是否合理，主要取决于炉缸初始煤气流的分布。鼓风动能是送风制度的关键参数，通过提高风量和适当缩小风口面积的措施来实现，风量由2350m3/min提高到2550m3/min，风口面积由0.208m2缩小到0.202m2，鼓风动能由6500-7000kg.m/s提高到7500-8000kg.m/s（见表3）。

在提高鼓风动能的同时，为了更好的吹透中心，同时采取了增加风口长度的措施，由450mm调整到480mm，再由480mm调整到500mm，这样炉缸死焦堆的死区减少，透液性提高，促进中心气流发展，抑制边缘气流发展，达到煤气流的合理分布，炉缸活跃度提高[3]。

3.3.3  控制合理的理论燃烧温度

理论燃烧温度不仅影响炉缸温度，而且影响软熔带形状、块状带煤气流分布和矿石的还原反应。日常生产中尽量保持理论燃烧温度在一定范围波动，这样才能使煤气流合理分布，炉缸热量充沛稳定。提高风温和富氧，都有利于提高风口理论燃烧温度，6号高炉在保证180kg/t煤比前提下，将富氧量由6000 m3/h提高至9000m3/h，富氧率达6.0％，风温由1180℃提高1220至℃，保证理论燃烧温度在2300-2350℃范围内，煤气流分布合理稳定。

3.4  控制合适的镁铝比

生矿比例提高后，高炉软熔带上移并变宽，导致高炉湿区透气、透液性变差，因此进一步改善炉渣流动性能是必须的，另外由于生矿的Al2O3含量相对较高，也容易造成炉渣粘度上升。根据莱钢炼铁厂以往的生产经验及实验数据（见表4和图3），要求渣中Al2O3含量不大于16％，并且保持MgO含量在7.5％～8.5％之间，镁铝比控制在0.4-0.5左右。为了保证高炉渣中的镁铝比控制在要求的范围内，一方面在烧结矿配料中适当提高MgO含量，另一方面在入炉料中配加一定量的以含MgO为主的蛇纹石，并且根据原料中的MgO和Al2O3的成分，对蛇纹石的配加量进行量化。这样炉渣粘度降低，软熔带透气性得到改善，料柱下部压差降低。

3.5  强化炉前渣铁排放生产组织

为适应生矿比例提升后对高炉冶炼的影响，对炉前渣铁排放操作管控措施进一步细化，对设备维护、铁口维护、炮泥质量、出铁频率都提出了新的要求，三班统一打泥量操作，打泥流量100-120，工长如实记录和监督。三班铁后统一退炮时间操作，冬季30min，夏季25min，当班班长监督。开铁口，统一钻头打入深度2000mm，剩余钢钎打开铁口，保证铁口通道完整性。规定时间打开铁口，铁间间隔时间小于20min。保证铁口深度在2.2m以上，杜绝断、漏铁现象的发生，确保渣铁排净。

4  实施效果

4.1  高炉生矿配加比例显著提高

由表5可以看出：2017年一季度产线诊断以来，6号高炉当年生矿比例累计达到18.52%，后续两个年度中，生矿比例累计达到20%以上。同时，攻关实施以来，炉料结构也发生了明显的变化，球团矿比例降低2-3%，达到以价格相对便宜的生矿替代了部分价格昂贵的球团矿，炉料成本大度下降，取得了较好的经济效益；另外烧结矿也下降了2-3%，在很大程度上缓和了烧结产能与炼铁产能不匹配带来的的生产瓶颈问题。

4.2  高炉主要经济指标改善

通过对原燃料质量管理的提升和操作制度的优化，高炉实现了高比例生矿配加，年度累计比例达到20%以上，6号高炉各项参数稳定，炉况顺行良好，燃料消耗未见明显变化，生铁质量显著提高（主要经济指标变化见表6）。

5  结语

（1）只有在炉况长期稳定顺行的基础上，才能逐步提高入炉生矿比例，同时随着生矿比例的增加，需辅以原燃料管理的强化和操作制度的优化，才可实现生矿高比例的配加，并获得良好的技术经济指标。

（2）在提高生矿比例之前，首先要对生矿的冶金性能进行分析，如有必要，可以对不同生矿比例组合的矿进行分析，选用冶金性能好的生矿进行攻关活动，可以少走一些弯路。

（3）通过提升风量、缩小风口面积提高鼓风动能，增加风口长度提高了炉缸活跃度和炉况的稳定性，弥补了提高生矿对高炉冶炼的影响。

（4）提高生矿比例，有效替代价格高的球团矿资源，也可以缓解烧结生产能力不足局面，有利于矿石资源结构优化，值得推广。

6  参考文献

[1]  储滨，来成龙，唐培华.宝钢不锈钢2500m3高炉提高生矿配比实践[J]．冶金之家，2007.

[2]  吴胜利.高炉提高天然生矿使用比例的研究[M]. 北京：冶金工业出版社，2011：65. 

[3]  王辉，吴秀龙，王延平.莱芜分公司炼铁厂高铝矿冶炼生产实践[J].莱钢科技，2013(4)：7-9．